操作系统存储器管理知识点总结与复习

根据给定的文件信息，以下是关于操作系统中存储器管理的知识点总结。 ### 操作系统存储器管理概述 存储器管理是操作系统设计中的核心问题之一，其主要任务是合理、高效地使用计算机系统的存储资源。存储器分为内存和外存，其中内存是计算机系统中最为重要的资源之一，其对性能的影响极大。操作系统通过存储管理来实现以下功能： 1. **分配与回收**：合理分配内存空间给进程使用，并且在进程执行结束后能够及时回收这些空间，以便于其他进程使用。 2. **地址转换**：实现逻辑地址到物理地址的映射，保证进程可以使用连续的逻辑地址访问物理地址上可能是分散的内存空间。 3. **内存保护**：确保各个进程的地址空间互不干扰，保护进程的内存空间不被其他进程破坏。 4. **内存共享**：允许多个进程共享同一块内存区域，提高内存的利用率。 5. **内存扩充**：通过虚拟存储技术，使得进程使用的内存可以大于实际物理内存的大小。 ### 存储管理技术 #### 分页系统 分页系统是一种将物理内存划分为固定大小的页框（Page Frame），将逻辑地址空间划分为页（Page）。每个页对应一个页框，通过页表进行地址转换。分页技术的关键特点如下： 1. **动态地址转换**：通过页表将程序中使用的逻辑地址转换为实际物理内存地址。 2. **内存共享与保护**：通过共享页表，不同的进程可以共享相同的物理页，但每个进程的页表项可以设置不同的访问权限，实现内存保护。 3. **外存交换**：当物理内存不足时，操作系统可以将暂时不用的页移至外存，将需要的页调入内存。 #### 分段系统 分段系统是将内存划分为若干段，每个段是一个逻辑单位，段之间可以是不等长的。与分页系统相比，分段系统更符合程序员的逻辑视图。主要特点包括： 1. **段表**：通过段表实现逻辑段到物理内存的映射。 2. **信息共享**：易于实现数据共享，可以将共享信息安排在同一段内。 3. **信息保护**：为不同段设置不同的保护属性，实现访问控制。 #### 段页式系统 段页式系统结合了分段和分页的优点，首先将程序分为若干段，每个段再被划分为多个页。这样做的好处是兼顾了分段系统的逻辑性和分页系统的高效性。 ### 虚拟存储技术 虚拟存储技术允许系统运行的程序的大小超过物理内存的限制，它依赖于外存空间作为补充。关键点包括： 1. **局部性原理**：程序和数据在时间上的局部性和空间上的局部性原理，是虚拟存储技术的理论基础。 2. **页置换算法**：当内存中无空闲页框时，根据特定算法将某些页从内存中置换出去，为新来的页腾出空间。 3. **缺页中断**：当访问的页不在内存时，操作系统产生一个缺页中断，启动从外存将缺失的页调入内存的处理过程。 ### 存储管理的策略 1. **固定分区**：将内存分为若干固定大小的分区，每个进程分配一个分区。 2. **动态分区**：根据进程的实际需要动态分配内存，分区大小可变。 3. **重定位技术**：允许程序在加载到内存时放在任意位置，通过重定位寄存器来实现逻辑地址到物理地址的转换。 ### 结语 在操作系统复习过程中，存储器管理的知识点对于理解整个系统的工作原理至关重要。存储管理的各个技术，如分页、分段、段页式存储，以及虚拟存储技术，都是操作系统设计者为了解决实际问题而提出的解决方案。它们不仅仅是概念，更包含了复杂的算法和实现机制。通过这些机制，操作系统能够有效地管理内存资源，提高整个系统的运行效率，满足用户的需求。学习这些知识点，对于深入理解操作系统，以及未来进行系统设计和开发都具有重要意义。